KR20220123085A - Method for reactivation of noble metal-iron catalyst and carrying out chemical reaction - Google Patents

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아데몰라 디. 아이도우
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

폐 귀금속-철 촉매의 촉매 활성은 폐 촉매와 철(III) 화합물을 조합하여 회복된다. 이는 폐 귀금속-철 촉매가 포함된 화학 반응에 철(III) 화합물을 첨가함으로써 수행될 수 있다. 귀금속을 더 많이 첨가할 필요는 없다. 이 공정은 질소 화합물, 예컨대 니트로벤젠을 상응하는 아민으로 변환시키는 연속 공정에서 특히 유용하다.The catalytic activity of the spent noble metal-iron catalyst is recovered by combining the spent catalyst with an iron(III) compound. This can be done by adding an iron(III) compound to a chemical reaction involving a spent noble metal-iron catalyst. There is no need to add more precious metals. This process is particularly useful in continuous processes for converting nitrogen compounds, such as nitrobenzene, to the corresponding amines.

Description

귀금속-철 촉매의 재활성화 및 화학 반응을 수행하기 위한 방법Method for reactivation of noble metal-iron catalyst and carrying out chemical reaction

본 발명은 귀금속-철 촉매의 재활성화 방법, 및 귀금속-철 촉매를 사용하는 화학 반응에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reactivation of a noble metal-iron catalyst, and a chemical reaction using the noble metal-iron catalyst.

귀금속 촉매는 다양한 유형의 화학 제조 공정에서 산업적으로 사용된다. 이들은 예를 들어, 유기 질소 화합물, 예컨대 니트로벤젠에 수소를 첨가하여 상응하는 아민으로 만들고; 유기 알데히드에 수소를 첨가하여 상응하는 알코올로 만들고; 안트라퀴논 공정을 통해 과산화수소를 생산하는 것뿐만 아니라 다른 많은 곳에도 사용된다.Precious metal catalysts are used industrially in various types of chemical manufacturing processes. They are made, for example, by hydrogenation of organic nitrogen compounds such as nitrobenzene to the corresponding amines; hydrogenation of organic aldehydes to the corresponding alcohols; It is used not only to produce hydrogen peroxide through the anthraquinone process, but also in many other applications.

귀금속 촉매에는 때때로 철이 함유되어, 일부의 경우에서 촉매의 성능이 향상된다. 예를 들어, 미국 특허 제2,823,235호, 문헌[Underhill et al., JohnsonMathey Technol. Rev., 2018, 62, (4) 417], 문헌[Chin et al., Applied Catalyst A: General 302 (1) 2006 22-31], 문헌[Kuroki et al., ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1,2, 324-330], 및 문헌[He et al., J. Hazardous Materials, 164(1), 2009, 126-132]를 참고한다.Precious metal catalysts sometimes contain iron, which in some cases improves the performance of the catalyst. See, eg, US Pat. No. 2,823,235, Underhill et al. , Johnson Mathey Technol. Rev. , 2018, 62, (4) 417], Chin et al. , Applied Catalyst A: General 302 (1) 2006 22-31], Kuroki et al. , ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1,2, 324-330], and He et al. , J. Hazardous Materials , 164(1), 2009, 126-132].

이러한 촉매는 시간이 지남에 따라 비활성화되는 경향이 있어서, 특히 연속 공정에서 반응 속도를 감소시킨다. 이런 경우 촉매를 주기적으로 교체할 필요가 있다. 촉매의 교체에는 상당한 비용이 든다.These catalysts tend to deactivate over time, reducing the reaction rate, especially in continuous processes. In this case, it is necessary to periodically replace the catalyst. Replacing the catalyst is costly.

촉매 교체의 대안은 촉매를 재활성화하는 것이다. 이를 달성하기 위한 다양한 방법이 언급되었다. 미국 특허 제3,959,382호는, 액체 매체에서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물을 처리하여 팔라듐 수소화 촉매를 재활성화시키는 공정에 대해 설명한다. 미국 특허 제4,999,326호에 기재된 공정은, 비활성화 촉매를 나프탈렌성 화합물용 극성 용매와 접촉시키는 단계에 관한 것이다. 미국 특허 제5,143,872호 및 유럽 특허 EP 1853292호는 폐 촉매를 알칼리성 수용액과 접촉시키는 것에 대해 설명한다. 이러한 방법은 귀금속-철 촉매에 적용된 경우 효과가 거의 없거나 전혀 없다. 문헌[Taninouchi et al., Metallurgical and Materials Transaction B 49(4) 2918 1781-1793]은, 약 927℃의 온도에서 FeCl2 증기로 처리함으로써 폐 자동차 촉매 변환기로부터 백금족 금속을 회수하는 방법에 대해 설명한다. 이는 자기적 수단을 사용해 회수 가능한 철-귀금속 합금을 형성한다.An alternative to catalyst replacement is to reactivate the catalyst. Various methods have been mentioned to achieve this. U.S. Patent No. 3,959,382 describes a process for reactivating a palladium hydrogenation catalyst by treating an alkali metal or alkaline earth metal compound in a liquid medium. The process described in US Pat. No. 4,999,326 involves contacting a deactivation catalyst with a polar solvent for a naphthalene compound. US 5,143,872 and European EP 1853292 describe contacting a spent catalyst with an aqueous alkaline solution. These methods have little or no effect when applied to noble metal-iron catalysts. See Taninouchi et al. , Metallurgical and Materials Transaction B 49(4) 2918 1781-1793] describes a method for recovering platinum group metals from spent automotive catalytic converters by treatment with FeCl 2 vapor at a temperature of about 927°C. This forms a recoverable iron-precious metal alloy using magnetic means.

일 양태에서, 본 발명은 폐 귀금속-철 촉매를 재활성화하는 방법이다. 상기 방법은 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물을 조합하되, 상기 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 상기 폐 귀금속-철 촉매에 첨가하는 단계를 포함한다.In one aspect, the present invention is a method for reactivating a spent noble metal-iron catalyst. The method comprises combining a waste noble metal-iron catalyst and an iron (III) compound, wherein 10 wt % or less of noble metal based on the weight of iron in the added iron (III) compound is added to the waste noble metal-iron catalyst includes

본 출원인은 예기치 않게 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물을 조합하면 폐 귀금속-철 촉매의 활성이 최소한 부분적으로라도 회복될 수 있다는 것을 발견하였다. 철(III) 화합물은 추가적인 양의 귀금속-철 촉매가 아니다. 반대로, 이 방법에서는 귀금속을 폐 촉매와 조합하지 않거나 거의 조합하지 않으며; 철 화합물만 단독으로 첨가하여도 촉매 작용을 회복시키기에 충분하다. 따라서, 이 과정에서 귀금속-철 촉매의 시작 형태로든 다른 형태로든 더 많은 귀금속을 첨가할 필요가 없다.Applicants have unexpectedly discovered that combining a waste noble metal-iron catalyst with an iron(III) compound can at least partially restore the activity of the waste noble metal-iron catalyst. The iron(III) compound is not an additional amount of noble metal-iron catalyst. Conversely, in this process no or little combination of noble metals with the spent catalyst; The addition of an iron compound alone is sufficient to restore the catalytic action. Therefore, there is no need to add more noble metals in this process, either in the starting form of the noble metal-iron catalyst or in other forms.

또 다른 예상치 못한 이점은, 촉매 활성을 원하는 만큼 증가시키기 위해 특별한 처리 단계가 필요하지 않다는 것이다. 단순히 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물의 물리적 혼합물을 형성하는 것만으로도 충분하다. 따라서, 일부 실시형태에서 철(III) 화합물은 폐 귀금속-철 촉매가 존재하는 화학적 제조 공정에 직접 첨가될 수 있으며, 이 과정에서 폐 촉매를 별도로 처리하거나 또는 (철(III) 화합물의 첨가가 아닌) 어떠한 방식으로든 공정 조건을 변경할 필요 없이 촉매 활성을 증가시킨다.Another unexpected advantage is that no special treatment steps are required to increase the catalytic activity as desired. It is sufficient to simply form a physical mixture of the spent noble metal-iron catalyst and the iron(III) compound. Thus, in some embodiments the iron(III) compound may be added directly to a chemical manufacturing process in which the spent noble metal-iron catalyst is present, in which case the spent catalyst is treated separately or (rather than the addition of the iron(III) compound). ) to increase the catalytic activity without the need to change the process conditions in any way.

따라서, 제2 양태에서 본 발명은 하나 이상의 화학적 생성물을 제조하는 촉매 공정인데, 이는Accordingly, in a second aspect the present invention is a catalytic process for preparing one or more chemical products, comprising:

a) 귀금속-철 촉매의 존재 하에서 하나 이상의 시작 화합물이 반응 조건을 거침으로써 화학 반응을 수행하되, 상기 반응 조건에서는 상기 하나 이상의 시작 화합물들이 반응하여 하나 이상의 화학적 생성물을 형성하고, 상기 반응은 일정 기간 계속되어 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모되는 단계;a) carrying out a chemical reaction by subjecting one or more starting compounds to reaction conditions in the presence of a noble metal-iron catalyst, wherein the one or more starting compounds react to form one or more chemical products, wherein the reaction is carried out for a period of time continuing at least partially depletion of the noble metal-iron catalyst;

b) 그 후 반응 용기에 철(III) 화합물을 1회 이상 첨가하되, 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 첨가한 후, 적어도 부분적으로 폐 귀금속-철 촉매 및 상기 첨가된 철(III) 화합물의 존재 하에서 계속하여 화학 반응을 수행하는 단계를 포함한다.b) thereafter adding the iron(III) compound one or more times to the reaction vessel, after addition of not more than 10% by weight of noble metal, based on the weight of iron in the added iron(III) compound, at least partially spent noble metal- and continuing to carry out a chemical reaction in the presence of an iron catalyst and the added iron (III) compound.

본 발명은 방향족 아민의 생산을 위해 연속 작동되는 수소첨가 공정에서 특히 의미가 있다. 제3 양태에서, 본 발명은The present invention is of particular significance in continuously operated hydrogenation processes for the production of aromatic amines. In a third aspect, the present invention provides

a) 귀금속-철 촉매의 존재 하에서 반응 용기에 시작 질소방향족 화합물과 수소를 연속적으로 또는 간헐적으로 도입하고, 상기 시작 질소방향족과 상기 수소의 반응에 의해 생성된 방향족 아민 및 물을 반응 용기로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 제거하여 연속 환원 반응을 수행하되, 상기 환원 반응은 일정 기간 동안 지속되어 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모되는 단계;a) continuously or intermittently introducing a starting nitrogen aromatic compound and hydrogen into a reaction vessel in the presence of a noble metal-iron catalyst, and continuously or intermittently introducing water and an aromatic amine produced by the reaction of the starting nitrogen aromatic compound with the hydrogen from the reaction vessel or intermittently removing to perform a continuous reduction reaction, wherein the reduction reaction is continued for a certain period of time so that the noble metal-iron catalyst is at least partially consumed;

b) 그 후 반응 용기에 철(III) 화합물을 1회 이상 첨가하되, 상기 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 첨가한 후, 적어도 부분적으로 폐 귀금속-철 촉매 및 철(III) 화합물의 존재 하에서 계속하여 연속 환원 반응을 수행하는 단계를 포함하는 공정이다.b) thereafter adding an iron(III) compound one or more times to the reaction vessel, after addition of no more than 10% by weight of noble metal based on the weight of iron in the added iron(III) compound, at least partially spent noble metal - It is a process comprising the step of continuously carrying out a continuous reduction reaction in the presence of an iron catalyst and an iron (III) compound.

귀금속-철 촉매는 적어도 하나의 귀금속 및 철을 함유한 조성물이다. "귀금속"이라는 것은, 금, 은, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금을 의미한다. 이들 중에서, 팔라듐 및/또는 백금이 바람직하다.The noble metal-iron catalyst is a composition containing at least one noble metal and iron. By "precious metal" is meant gold, silver, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum. Among these, palladium and/or platinum are preferred.

촉매 내의 귀금속과 철은 금속 형태로서 서로의 합금으로 존재하거나, 또는 염, 산화물 또는 다른 화합물의 형태로 존재할 수 있다. 귀금속 및 철은 지지체 상에 함께 침적될 수 있다. 이러한 지지체는 고정층 유형의 지지체 또는 미립자 지지체일 수 있다. 상기 지지체는 반응 조건 하에서 불활성인 임의의 물질일 수 있다. 유용한 지지체 물질의 예로는, 제올라이트, 분자체, 이산화티타늄, 알루미나, 실리카, 다른 금속 산화물 및/또는 질화물, 그리고 카본 블랙, 활성 탄소(활성탄 및 활성화 코크 포함), 흑연, 활성탄 등을 포함하는 다양한 형태의 탄소를 포함한다. 활성화 탄소는 기체 증착 방법에 의해 측정할 때 다공성이 적어도 3000 m2/g인 미세 다공성 탄소이다.The noble metal and iron in the catalyst may exist as an alloy of each other in the form of metals, or in the form of salts, oxides or other compounds. Precious metals and iron can be deposited together on a support. Such a support may be a fixed bed type of support or a particulate support. The support may be any material that is inert under the reaction conditions. Examples of useful support materials include zeolites, molecular sieves, titanium dioxide, alumina, silica, other metal oxides and/or nitrides, and various forms including carbon black, activated carbon (including activated carbon and activated coke), graphite, activated carbon, and the like. contains carbon. Activated carbon is microporous carbon having a porosity of at least 3000 m 2 /g as measured by a gas deposition method.

지지된 새로운 촉매는 건조 기준으로 지지된 촉매의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 25 중량%의 귀금속 및 1 중량% 내지 25 중량%의 철을 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 귀금속 및 철의 중량은 지지된 새로운 촉매의 총 건조 중량의 적어도 2%, 적어도 3% 또는 적어도 4%, 및 최대 20%, 최대 15%, 최대 10% 또는 최대 7.5%를 각각 구성한다. "새로운" 촉매라는 것은, 이전에 사용되었던 적이 없었던 촉매를 의미한다.The supported fresh catalyst may contain from 1% to 25% by weight of noble metals and from 1% to 25% by weight iron, based on the total weight of the supported catalyst on a dry basis. In some embodiments, the weight of noble metal and iron comprises at least 2%, at least 3%, or at least 4%, and at most 20%, at most 15%, at most 10%, or at most 7.5% of the total dry weight of the fresh supported catalyst, respectively. make up By "new" catalyst is meant a catalyst that has never been used before.

특정 실시형태에서, 촉매는 새로운 상태에서, 각 경우에 지지된 새로운 촉매의 총 건조 중량을 기준으로 2 중량% 내지 10 중량%, 특히 3 중량% 내지 7.5 중량%의 팔라듐 및/또는 백금 및 동일량의 철을 함유하는, 탄소-지지된 팔라듐-철 또는 팔라듐-백금-철 촉매이다.In a specific embodiment, the catalyst is present in fresh state, in each case from 2% to 10% by weight, in particular from 3% to 7.5% by weight, of palladium and/or platinum and equal amounts, based on the total dry weight of the fresh catalyst supported. carbon-supported palladium-iron or palladium-platinum-iron catalysts containing iron of

귀금속-철 촉매의 제조 방법은 예를 들어, 미국 특허 제2,823,235호, 문헌[Berry et al., Applied Catalysis A: General 204(2) 2000 191-201], 문헌[Underhill et al., JohnsonMathey Technol. Rev., 2018, 62, (4) 417], 문헌[He et al., J. Hazardous Materials, 164(1), 2009, 126-132], 문헌[Chin et al., Applied catalyst A: General 302 (1) 2006 22-31], 문헌[Kuroki et al., ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1,2, 324-330]에 기재되어 있다. 이러한 방법 중 어느 하나에 따라 제조된 촉매는, 본 발명의 사용에 적합하다.Methods for preparing noble metal-iron catalysts are described, for example, in US Pat. No. 2,823,235, Berry et al. , Applied Catalysis A: General 204(2) 2000 191-201, Underhill et al. , Johnson Mathey Technol. Rev. , 2018, 62, (4) 417], He et al. , J. Hazardous Materials , 164(1), 2009, 126-132], Chin et al. , Applied catalyst A: General 302 (1) 2006 22-31], Kuroki et al. , ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1,2, 324-330]. Catalysts prepared according to any of these methods are suitable for use in the present invention.

귀금속-철 촉매는 화학 반응을 수행하는 데 사용된다. 화학 반응에서, 하나 이상의 시작 화합물은 촉매의 존재를 포함한 반응 조건을 거치는데, 상기 반응 조건에서는 하나 이상의 시작 화합물들이 반응하여 하나 이상의 화학적 생성물을 형성한다.Noble metal-iron catalysts are used to carry out chemical reactions. In a chemical reaction, one or more starting compounds are subjected to reaction conditions including the presence of a catalyst, wherein the one or more starting compounds react to form one or more chemical products.

화학 반응은 예를 들어 과산화수소를 형성하기 위한 페놀의 산화, 또는 일산화탄소의 산화와 같은 산화반응; 탈염화 또는 탈염화수소화 반응; 수소탈산소화 반응; 환원 반응; 수소화 반응; 또는 귀금속-철 촉매가 유용한 임의의 다른 반응일 수 있다.The chemical reaction may include, for example, an oxidation reaction such as oxidation of phenol to form hydrogen peroxide, or oxidation of carbon monoxide; dechlorination or dehydrochlorination reaction; hydrodeoxygenation reaction; reduction reaction; hydrogenation reaction; or any other reaction in which noble metal-iron catalysts are useful.

일부 실시형태에서, 화학 반응은 질소 화합물이 상응하는 아민으로 환원(수소첨가)되는 것이다. 질소 화합물은 질소기 또는 질소기들이 방향족 고리의 탄소 원자에 직접 결합되는 질소방향족 화합물일 수 있다. 특정 실시형태에서, 질소 화합물은 니트로벤젠이며, 생성된 아민은 아닐린이다.In some embodiments, the chemical reaction is the reduction (hydrogenation) of a nitrogen compound to the corresponding amine. The nitrogen compound may be a nitrogen group or a nitrogen aromatic compound in which nitrogen groups are directly bonded to carbon atoms of an aromatic ring. In certain embodiments, the nitrogen compound is nitrobenzene and the resulting amine is aniline.

화학 반응은 귀금속-철 촉매의 존재 하에 일정 시간 동안 수행되어, 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모되었다. 화학 반응에서 촉매가 사용되는 동안 또는 사용된 후에 적어도 부분적으로 소모된 것으로 간주되며, 귀금속-철 촉매 그 자체의 존재 하에(즉, 철(III) 화합물을 첨가하지 않고) 화학 반응의 속도의 감소가 나타날 때 촉매는 활성의 감소를 보인다. 활성의 감소는 반응 속도를 주기적으로 측정하거나, 촉매의 전체 또는 일부를 회수하여 적절한 시험에 의해 활성을 측정하여 인시츄(in situ) 측정될 수 있다.The chemical reaction was carried out in the presence of a noble metal-iron catalyst for a period of time, such that the noble metal-iron catalyst was at least partially consumed. In a chemical reaction, the catalyst is considered to be at least partially consumed during or after use, and in the presence of the noble metal-iron catalyst itself (i.e. without the addition of an iron(III) compound) a decrease in the rate of the chemical reaction is When present, the catalyst shows a decrease in activity. The decrease in activity can be measured in situ by periodically measuring the reaction rate, or by recovering all or part of the catalyst and measuring the activity by an appropriate test.

본 출원인들은 촉매 내의 금속, 특히 철이 사용 중에 고갈될 수 있음을 발견하였다. 따라서, 촉매의 금속 함량, 특히 철 함량은 사용 중에 새로운 촉매의 함량과 달라진다. 금속 함량의 변화, 특히 철분의 고갈은 적어도 부분적으로 촉매 활성을 저하시킴으로써 반응 속도를 감소시키는 것으로 여겨진다. 따라서, 촉매는 시작 시의 철 함량(즉, 사용 전의 촉매 내 철 함량)의 전부 또는 일부가 손실된 경우 적어도 부분적으로 소모된 것으로 간주된다.Applicants have discovered that metals, particularly iron, in the catalyst can be depleted during use. Thus, the metal content, in particular the iron content, of the catalyst differs from that of the fresh catalyst during use. Changes in metal content, particularly iron depletion, are believed to reduce the reaction rate, at least in part, by lowering the catalytic activity. Thus, a catalyst is considered to be at least partially consumed if all or part of the iron content at the start (ie the iron content in the catalyst prior to use) is lost.

본 발명에서, 철은 적어도 부분적으로 소모된 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물을 조합하여 보충된다. 이것은 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속이 폐 귀금속-철 촉매에 첨가되는 동안 실시된다. 바람직하게는, 이러한 조합 단계 동안 첨가된 임의의 귀금속은 최대 불순물 수준으로, 예컨대, 철의 중량을 기준으로 500 중량ppm 이하, 100 중량ppm 이하, 또는 10 중량ppm 이하로 철(III) 화합물에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 귀금속은 철(III) 화합물과 함께 첨가되지 않으므로, 조합 내의 귀금속의 전체 양은 폐 귀금속-철 화합물에 의해 제공된다.In the present invention, iron is replenished at least partially by combining a spent noble metal-iron catalyst with an iron(III) compound. This is done while up to 10% by weight of noble metal, based on the weight of iron in the added iron(III) compound, is added to the spent noble metal-iron catalyst. Preferably, any noble metal added during this combining step is added to the iron(III) compound at a maximum impurity level, such as 500 ppm or less, 100 ppm or less, or 10 ppm or less by weight based on the weight of iron. do. In some embodiments, the noble metal is not added with the iron(III) compound, so the total amount of noble metal in the combination is provided by the spent noble metal-iron compound.

추가적인 귀금속은 첨가된다고 하더라도 새로운 귀금속-철 촉매의 형태로 첨가될 수 있다.Additional noble metals can be added in the form of new noble metal-iron catalysts, if any.

상기 철(III) 화합물은 예를 들어 할로겐화철(III), 예컨대 불화철(III), 염화철(III), 브롬화철(III) 등; 질산철(III), 인산철(III); 피로인산철(III), 산화철(Fe2O3); 염기성 탄산철(III), 탄산철(III), 수산화제2철, 알콕시화철(III); 철(III) 아릴옥사이드, 예컨대 철 페녹사이드; 철(III) 카르복실레이트; 철(III) 살리실레이트; 철(III) 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 철(III) 아세틸아세토네이트; 및 철(III) t-부틸아세틸아세토네이트일 수 있다. 외부 유기 종이 반응에 유입되는 것을 피하는 일부의 경우, 무기 철(III) 화합물이 바람직하다.The iron(III) compound may be, for example, an iron(III) halide, such as iron(III) fluoride, iron(III) chloride, iron(III) bromide and the like; iron(III) nitrate, iron(III) phosphate; iron (III) pyrophosphate, iron oxide (Fe 2 O 3 ); basic iron(III) carbonate, iron(III) carbonate, ferric hydroxide, iron(III) alkoxide; iron(III) aryloxides such as iron phenoxide; iron(III) carboxylate; iron(III) salicylate; iron(III) 3,5-di-t-butyl salicylate; iron(III) acetylacetonate; and iron(III) t-butylacetylacetonate. In some cases, where external organic species are avoided to enter the reaction, inorganic iron(III) compounds are preferred.

일부 실시형태에서, 철(III) 화합물은 이용되는 화학 반응의 조건 하에서 고체이고, 불용성이며, 촉매 작용을 제외하고는 반응 혼합물에서 비-반응성일 수 있다. 고체 및/또는 지지된 철(III) 화합물은 예를 들어 촉매층 또는 촉매 입자와 같은 물리적 형태일 수 있다. 미립자 형태인 경우, 고체 및/또는 지지된 철(III) 화합물(혹시 있다면 지지체 포함)의 가장 긴 치수는 10 nm 내지 10 mm, 또는 25 nm 내지 100 μm일 수 있다.In some embodiments, the iron(III) compound may be a solid, insoluble under the conditions of the chemical reaction employed, and non-reactive in the reaction mixture except for catalysis. The solid and/or supported iron(III) compound may be in physical form, for example as a catalyst bed or catalyst particles. When in particulate form, the longest dimension of the solid and/or supported iron(III) compound (including the support, if any) may be between 10 nm and 10 mm, or between 25 nm and 100 μm.

철(III) 화합물은 귀금속-철 촉매와 관련하여 상기 기재한 바와 같은 지지체에서 운반될 수 있다.The iron(III) compound may be carried on a support as described above with respect to noble metal-iron catalysts.

환원 및/또는 수소첨가 반응, 예컨대 유기 질소 화합물의 상응하는 아민으로의 환원(특히, 질소방향족 화합물, 예컨대 니트로벤젠의 방향족 아민, 예컨대 아닐린으로의 수소첨가)에 특히 적합한 철(III) 화합물은 수산화제2철 또는 산화철이며, 이는 무기 지지체, 특히 상기 기재된 탄소 지지체(예컨대, 활성화 탄소 지지체) 상에서 운반될 수 있다.Particularly suitable for reduction and/or hydrogenation reactions, such as the reduction of organic nitrogen compounds to the corresponding amines (in particular hydrogenation of nitrogenaromatic compounds such as nitrobenzene to aromatic amines such as aniline), iron(III) compounds are hydroxy acid Ferric ferric or iron oxide, which may be carried on an inorganic support, in particular the carbon support described above (eg activated carbon support).

폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물은 재료들을 단순히 혼합하여 물리적 혼합물을 형성함으로서 조합될 수 있다. 일반적으로, 화학 반응, 융합, 합금을 촉진하거나 유발하며, 그렇지 않으면 시작 물질을 결합시키는(marry) 등의 임의의 특정 방식으로 물리적 혼합물을 처리할 필요가 없다. 상기 물리적 혼합물은 종종 새로운 귀금속-철 촉매만큼이나 촉매 활성을 갖는 것으로 밝혀졌다.The spent noble metal-iron catalyst and iron(III) compound can be combined by simply mixing the materials to form a physical mixture. In general, there is no need to treat the physical mixture in any particular way, such as to promote or cause chemical reactions, fusions, alloys, or otherwise marry the starting materials. It has been found that these physical mixtures are often as catalytically active as new noble metal-iron catalysts.

혼합은 예를 들어 화학 반응으로부터 적어도 부분적으로 소모된 귀금속-철 촉매의 전부 또는 일부를 회수하고, 상기 회수된 귀금속-철 촉매를 상기 철(III) 화합물과 조합하여 물리적인 혼합물을 형성함으로써 수행될 수 있다. 이에 따라 얻은 물리적 혼합물은 관심 있는 화학 반응에 재도입될 수 있다. "회수하는"이라는 것은, 촉매가 화학 반응의 반응물로부터 적어도 부분적으로 분리된다는 것을 의미한다. 이것은 예를 들어, 반응 용기로부터 폐 촉매를 제거하거나, 반응 용기로부터 반응물을 제거하고 폐 촉매를 반응 용기에 남겨 두거나, 또는 촉매의 전부 또는 일부가 함유된 재활용 스트림을 반응 용기로부터 빼내어 실시할 수 있다. 폐 촉매의 재활용, 예컨대 반응 용기에서 회수한 철(III) 화합물과 폐 촉매의 혼합물을 형성하고, 생성된 혼합물을 반응 용기에 재도입하는 것은, 본 발명의 목적으로부터 귀금속을 첨가했다고 간주되지 않는다.Mixing may be carried out, for example, by recovering all or part of the at least partially spent noble metal-iron catalyst from the chemical reaction, and combining the recovered noble metal-iron catalyst with the iron(III) compound to form a physical mixture. can The physical mixture thus obtained can be reintroduced into the chemical reaction of interest. By “recovering” it is meant that the catalyst is at least partially separated from the reactants of the chemical reaction. This can be done, for example, by removing the spent catalyst from the reaction vessel, removing the reactants from the reaction vessel and leaving the spent catalyst in the reaction vessel, or withdrawing a recycle stream containing all or part of the catalyst from the reaction vessel. . Recycling of the spent catalyst, such as forming a mixture of the iron(III) compound recovered from the reaction vessel and the spent catalyst, and reintroducing the resulting mixture into the reaction vessel, is not considered to have added precious metals for the purposes of the present invention.

본 발명의 예기치 않은 이점은, 폐 촉매를 화학 반응에서 회수될 필요가 없다는 점이다. 이를 반응물의 존재 하에서 철(III) 화합물과 조합하여, 심지어 화학 반응이 진행되더라도 폐 촉매와 철(III) 화합물의 혼합물을 인시츄 형성할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 철(III) 화합물은 폐 촉매의 존재 하에서 반응이 진행될 때 반응 용기에 간단히 도입될 수 있으며, 화학 반응은 그 후 폐 촉매와 철(III) 화합물이 둘 다 존재할 때 수행된다.An unexpected advantage of the present invention is that the spent catalyst does not have to be recovered from the chemical reaction. By combining this with an iron(III) compound in the presence of a reactant, a mixture of the spent catalyst and the iron(III) compound can be formed in situ even if the chemical reaction proceeds. In this embodiment, the iron(III) compound can simply be introduced into the reaction vessel as the reaction proceeds in the presence of the spent catalyst, and the chemical reaction is then carried out when both the spent catalyst and the iron(III) compound are present.

일반적으로, 적어도 부분적으로 소모된 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물의 혼합물은 시작 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로라도 소모될 때 화학 반응에 도입된다. 원한다면, 특정 화학 반응에 적합한 임의의 분석 방법을 사용하여, 촉매 활성의 감소와 그에 따른 반응 속도의 감소를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 시작 물질의 변환율을 결정할 수 있으며, 변환율이 낮을수록 촉매 활성의 손실이 크고 반응 속도가 감소된다는 것을 나타낸다. 유사하게, 하나 이상의 시작 물질의 소모 속도를 측정할 수 있는데, 소모 속도의 감소는 다시 촉매 활성과 반응 속도의 감소를 나타낸다. 화학 반응의 하나 이상의 생성물의 농도 및/또는 속도는, 촉매 활성과 반응 속도의 감소를 나타내는 지표로서 측정될 수 있다. 원한다면, 화학 반응으로부터 귀금속-철 촉매의 시료를 회수하여, 철 함량을 분석하거나 촉매 작용을 평가할 수 있다.In general, a mixture of at least partially consumed noble metal-iron catalyst and iron(III) compound is introduced into a chemical reaction when the starting noble metal-iron catalyst is at least partially consumed. If desired, any analytical method suitable for a particular chemical reaction may be used to monitor the decrease in catalytic activity and thus the decrease in the rate of the reaction. For example, the conversion rate of one or more starting materials can be determined, wherein a lower conversion rate indicates a greater loss of catalytic activity and a reduced reaction rate. Similarly, the rate of consumption of one or more starting materials can be measured, wherein a decrease in the rate of consumption is in turn indicative of a decrease in catalytic activity and rate of reaction. The concentration and/or rate of one or more products of a chemical reaction can be measured as an indicator of a decrease in catalytic activity and reaction rate. If desired, samples of the noble metal-iron catalyst can be recovered from the chemical reaction to analyze iron content or to evaluate catalysis.

화학 반응을 모니터링하는 대신 또는 이에 더하여, 특정 작동 조건의 세트 하에서 임의의 특정 화학 반응에 대해 촉매 활성의 일반적인 감소 속도를 경험적으로 수립할 수 있다. 이후, 경험적 데이터를 사용하여 촉매 활성과 반응 속도가 언제 감소할 것인지 1회 이상 추정하여, 반응 용기에 철(III) 화합물을 제공해야 한다. 이러한 방식으로 경험적 데이터를 사용하여, 철(III) 화합물을 반응에 공급하는 일정을 수립할 수 있다. 이러한 경우, 철(III) 화합물을 간헐적으로 또는 연속적으로 첨가하여 원하는 촉매 활성과 반응 속도를 유지할 수 있다.Instead of or in addition to monitoring the chemical reaction, a general rate of decline in catalytic activity can be established empirically for any particular chemical reaction under a particular set of operating conditions. Thereafter, the iron(III) compound should be provided to the reaction vessel using empirical data to estimate at least one time when the catalyst activity and reaction rate will decrease. Using empirical data in this way, it is possible to establish a schedule for feeding the iron(III) compound to the reaction. In this case, the iron(III) compound may be added intermittently or continuously to maintain the desired catalytic activity and reaction rate.

그 후 화학 반응은 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물 둘 다의 존재 하에서 계속된다.The chemical reaction then continues in the presence of both the spent noble metal-iron catalyst and the iron(III) compound.

본 발명은 연속 공정에서 유용하다. 이러한 연속 공정에서, 하나 이상의 시작 물질은 귀금속-철 촉매의 존재 하에서 반응 용기에 연속적 또는 간헐적으로 도입되고, 하나 이상의 반응 생성물은 반응 용기로부터 연속적 또는 간헐적으로 제거된다. 귀금속-철 촉매가 부분적으로 또는 전체적으로 소모될 때, 연속 작동 중에 철(III) 화합물을 연속적 또는 간헐적으로 반응 용기에 첨가함으로써 촉매 활성과 화학 반응 속도가 증가한다. 그 후 화학 반응은 부분적으로 또는 전체적으로 소모된 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물의 존재 하에서 계속된다.The present invention is useful in a continuous process. In such a continuous process, one or more starting materials are continuously or intermittently introduced into the reaction vessel in the presence of a noble metal-iron catalyst, and one or more reaction products are continuously or intermittently removed from the reaction vessel. When the noble metal-iron catalyst is partially or wholly consumed, the catalytic activity and chemical reaction rate are increased by continuously or intermittently adding an iron(III) compound to the reaction vessel during continuous operation. The chemical reaction is then continued in the presence of partially or wholly consumed noble metal-iron catalyst and iron(III) compound.

특정 실시형태에서, 화학 반응은 시작 질소방향족 화합물과 수소의 반응으로 상응하는 방향족 아민을 생산한다. 질소방향족 화합물이 니트로벤젠인 경우, 아민 생성물은 아닐린일 것이다.In certain embodiments, the chemical reaction is the reaction of a starting nitrogen aromatic compound with hydrogen to produce the corresponding aromatic amine. If the nitrogenaromatic compound is nitrobenzene, the amine product will be aniline.

본 발명에 따른 아닐린을 생산하기 위한 유용한 연속 공정에서, 니트로벤젠과 수소는 아닐린의 (1 기압에서의) 끓는 점을 초과하는 온도, 예컨대 200 내지 260℃에서 작동하는 반응 용기의 하부에 간헐적으로 또는 연속적으로 도입된다. 반응 용기의 내 압력은, 예를 들어 10 내지 30기압(1013 내지 3040 ㎪) 게이지일 수 있다. 니트로벤젠과 수소는 반응 용기 내에서 귀금속-철 촉매의 존재 하에 반응하여, 아닐린과 물을 생성한다. 아닐린과 물은 반응 용기의 상부에서 기체 상으로 연속적 또는 간헐적으로 제거되어, 아닐린이 정제된다. 상기 반응은 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모될 때까지 일정 기간 계속된다. 연속 공정 도중 반응 용기에 철(III) 화합물을 간헐적으로 또는 주기적으로 첨가하고, 반응은 적어도 부분적으로 소모된 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물의 존재 하에 철(III) 화합물을 첨가한 후 반응 용기에서 계속된다.In a useful continuous process for the production of aniline according to the present invention, nitrobenzene and hydrogen are intermittently or introduced successively. The internal pressure of the reaction vessel may be, for example, a gauge of 10 to 30 atmospheres (1013 to 3040 kPa). Nitrobenzene and hydrogen are reacted in the presence of a noble metal-iron catalyst in a reaction vessel to produce aniline and water. Aniline and water are continuously or intermittently removed in the gas phase at the top of the reaction vessel to purify the aniline. The reaction continues for a period of time until the noble metal-iron catalyst is at least partially consumed. The iron(III) compound is added intermittently or periodically to the reaction vessel during the continuous process, and the reaction is carried out after addition of the iron(III) compound in the presence of at least partially consumed noble metal-iron catalyst and iron(III) compound. continues in courage.

연속 공정에서, 철(III) 화합물을 첨가하는 편리한 방식은 반응 용기로부터 폐 귀금속-철 촉매가 함유된 재활용 스트림을 빼내고, 상기 재활용 스트림의 전체 또는 일부에서 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물을 조합한 후, 폐 귀금속-철 촉매를 함유하는 재활용 스트림의 해당 부분을 재도입하고, 철(III) 화합물을 반응 용기에 첨가하는 것이다. 이것은 간헐적으로 또는 연속적으로 수행될 수 있다. 재활용 스트림은 전형적으로 액체 상을 함유하며, 여기에는 예를 들어 비반응된 시작 물질, 용매 및/또는 생성물의 일부 양이 포함될 수 있다. 재활용 스트림이 반응 용기로 재도입되기 전에 액상의 일부 또는 전부를 재활용 스트림에서 제거할 수 있다. 예를 들어, 재활용 스트림이 반응 용기로 재도입되기 전에 생성물을 재활용 스트림에서 회수할 수 있다. 질소방향족 수소첨가 반응의 경우, 재활용 스트림은 생성물 방향족 아민(니트로벤젠 수소첨가의 경우 아닐린)의 일부 양을 함유할 수 있다. 재활용 스트림이 반응 용기로 재도입되기 전에 방향족 아민의 일부 또는 전부를 재활용 스트림으로부터 회수할 수 있다.In a continuous process, a convenient way to add the iron(III) compound is to withdraw a recycle stream containing the spent noble metal-iron catalyst from the reaction vessel, and in all or part of the recycle stream, the spent noble metal-iron catalyst and the iron(III) compound after combining, a corresponding portion of the recycle stream containing the spent noble metal-iron catalyst is reintroduced, and the iron(III) compound is added to the reaction vessel. This can be done intermittently or continuously. The recycle stream typically contains a liquid phase, which may include, for example, some amount of unreacted starting material, solvent and/or product. Some or all of the liquid phase may be removed from the recycling stream before the recycling stream is reintroduced into the reaction vessel. For example, product may be recovered from the recycle stream before the recycle stream is reintroduced into the reaction vessel. For nitrogenaromatic hydrogenation, the recycle stream may contain some amount of product aromatic amine (aniline for nitrobenzene hydrogenation). Some or all of the aromatic amine may be recovered from the recycle stream before the recycle stream is reintroduced into the reaction vessel.

이하의 실시예는 본 발명을 실증하기 위해 제공되나, 이의 범주를 제한하려는 의도는 아니다. 모든 부 및 백분율은 달리 명시하지 않는 한 중량 기준이다. 모든 분자량은 달리 명시하지 않는 한 수 평균이다.The following examples are provided to illustrate the present invention, but are not intended to limit its scope. All parts and percentages are by weight unless otherwise specified. All molecular weights are number averages unless otherwise specified.

실시예 1 내지 4와 비교 시료 A 및 BExamples 1 to 4 and Comparative Samples A and B

반응 시간 실험은 다음과 같은 대략적인 방식으로 수행한다: 300 mL 오토클레이브(Autoclave Engineers Model ABA-300, 증기-재킷이 있으며 교반기가 장착됨)에 이하에 기재된 0.027 g 내지 0.028 g의 팔라듐-철 촉매, 17.2 mL의 니트로벤젠, 30 mL의 메탄올 및 50 mL의 물을 채운다. 반응기를 밀폐하고, 수소로 정화한 후, 질소로 30 bar(3,040 ㎪)의 게이지 압력까지 가압한다. 증기를 재킷으로 유동시켜, 반응기 내용물을 100℃까지 가열한다. 반응기 내용물이 100℃에 도달하는 시간을 시간 T0로 지정한다. 반응기의 압력은 계속 측정된다. 압력이 일정해지는 시점(Tc, 반응의 종결을 나타냄)을 결정한다. 반응 시간은 Tc-T0으로 계산된다.Reaction time experiments are carried out in the following approximate manner: 0.027 g to 0.028 g of palladium-iron catalyst described below in a 300 mL autoclave (Autoclave Engineers Model ABA-300, steam-jacketed and equipped with a stirrer). , 17.2 mL of nitrobenzene, 30 mL of methanol and 50 mL of water. The reactor is sealed, purged with hydrogen and pressurized with nitrogen to a gauge pressure of 30 bar (3,040 kPa). Steam flows through the jacket to heat the reactor contents to 100°C. The time at which the reactor contents reach 100° C. is designated as time T 0 . The pressure in the reactor is continuously measured. Determine the point at which the pressure becomes constant (T c , indicating the end of the reaction). The reaction time is calculated as T c -T 0 .

비교 시료 A에서, 상기 팔라듐-철 촉매는 약 4.6 중량%의 팔라듐, 0.4 중량%의 백금, 및 5.15 중량%의 철을 함유한 새로운 촉매 시료이다(모두 건조 중량 기반의 유도-결합된 플라즈마-질량 분광분석법(ICP-MS)에 의하여 결정함). 금속은 탄소성 지지 입자 상에서 운반된다. 상기 팔라듐-철 촉매는 미국 특허 제2,823,235호에 기재된 방법에 따라 만들어진다.In Comparative Sample A, the palladium-iron catalyst is a fresh catalyst sample containing about 4.6 wt% palladium, 0.4 wt% platinum, and 5.15 wt% iron (all inductively-coupled plasma-mass based on dry weight). determined by spectroscopy (ICP-MS)). The metal is transported on the carbonaceous support particles. The palladium-iron catalyst is prepared according to the method described in US Pat. No. 2,823,235.

비교 시료 B의 경우, 상기 팔라듐-철 촉매는 동일한 팔라듐-철 촉매의 폐 샘플로, 상업용 아닐린 생산 플랜트에서 얻었다.For Comparative Sample B, the palladium-iron catalyst was obtained from a commercial aniline production plant as a waste sample of the same palladium-iron catalyst.

비교 시료 A와 B의 반응 시간은 7.1분 내지 7.2분과 19.3분 내지 19.7분이다. 따라서, 이 시험에서 폐 촉매의 활성은 새로운 촉매의 활성의 약 3분의 1이다.The reaction times of Comparative Samples A and B were 7.1 to 7.2 minutes and 19.3 to 19.7 minutes. Thus, the activity of the spent catalyst in this test is about one-third that of the fresh catalyst.

폐 촉매의 ICP-MS 분석은 폐 촉매 내의 팔라듐 및 백금의 수준이 새로운 촉매의 팔라듐 및 백금 수준과 거의 차이가 없음을 드러냈다. 그러나, 폐 촉매의 철 함량은 약 60% 감소하였고, 즉 촉매의 약 2.1 중량%로 감소된 것으로 나타났다.ICP-MS analysis of the spent catalyst revealed that the levels of palladium and platinum in the spent catalyst were little different from those of the fresh catalyst. However, it was found that the iron content of the spent catalyst was reduced by about 60%, ie to about 2.1% by weight of the catalyst.

비교 시료 B는 4회 더 반복되며, 각각의 경우 염화제2철(FeCl3·6H2O)은 폐 촉매와의 물리적 혼합물로서 첨가된다. 실시예 1에서, 폐 촉매 100 중량부당 철 1 중량부를 제공하기에 충분하도록 염화제2철을 첨가한다. 실시예 2 내지 4에서, 폐 촉매 100 중량부당 철 2, 3, 4 중량부를 제공하도록 염화제2철을 첨가한다. 철의 대략적인 총량(폐 촉매 및 염화제2철 유래의 철을 포함함)과 반응 시간은, 비교 시료 A 및 B의 결과와 함께 표 1에 나와 있다.Comparative sample B is repeated four more times, in each case ferric chloride (FeCl 3 .6H 2 O) is added as a physical mixture with the spent catalyst. In Example 1, ferric chloride is added sufficient to provide 1 part by weight iron per 100 parts by weight spent catalyst. In Examples 2 to 4, ferric chloride is added to provide 2, 3 or 4 parts by weight of iron per 100 parts by weight of spent catalyst. Approximate total amounts of iron (including iron from spent catalyst and ferric chloride) and reaction times are given in Table 1 together with the results of Comparative Samples A and B.

[표 1][Table 1]

Figure pct00001
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표 1의 데이터에 나타난 바와 같이, 반응에 염화제2철을 첨가하면 폐 촉매에 비해 반응 시간이 매우 유의하게 줄어든다. 반응 혼합물 내의 철 함량이 대략 새로운 촉매의 철 함량만큼 증가하는 경우, 반응 시간은 본질적으로는 동일하지만 새로운 촉매를 제공하는 것보다 더 빠르지는 않다. 철(III) 화합물의 양이 적게 첨가될수록 더욱 작더라도 중요한 이점이 생긴다.As shown in the data in Table 1, the addition of ferric chloride to the reaction significantly reduces the reaction time compared to the spent catalyst. If the iron content in the reaction mixture is increased approximately by the iron content of the fresh catalyst, the reaction time is essentially the same but not faster than providing fresh catalyst. Smaller amounts of iron(III) compounds added, even smaller, give important advantages.

실시예 5 및 비교 시료 CExample 5 and Comparative Sample C

앞선 실시예에서 설명된 니트로벤젠 환원 반응에 염화제2철을 첨가하면 반응률이 크게 개선되기는 하지만, 염화 이온이 존재하면 특정 반응에서 원치 않는 부산물이 형성된다. 따라서, 질소 화합물을 상응하는 아민으로 환원시키는 데에는, 임의의 할로화 이온이 있더라도 거의 없는 철(III) 화합물이 바람직하다.Although the addition of ferric chloride to the nitrobenzene reduction reaction described in the previous examples greatly improves the reaction rate, the presence of chloride ions results in the formation of unwanted by-products in certain reactions. Accordingly, for the reduction of nitrogen compounds to the corresponding amines, iron(III) compounds with little, if any, halide ions are preferred.

물의 존재 하에서 염화제2철과 활성화 탄소를 철 대 탄소의 중량 비 1:20로 조합하였다. 중탄산나트륨이 첨가되어, 이는 염화제2철과 반응하여 염기성 탄산제2철을 생성하며, 이는 활성화 탄소와 염화나트륨으로 침전된다. 탄산철-활성화 탄소 입자를 액체 상에서 분리하고, 30분 동안 80℃로 가열하여, 탄산철을 수산화제2철로 분해시킨다. 이후, 상기 입자를 세척하고, 여과하여 건조시킨다.Ferric chloride and activated carbon were combined in the presence of water in a weight ratio of iron to carbon of 1:20. Sodium bicarbonate is added, which reacts with ferric chloride to form basic ferric carbonate, which precipitates with activated carbon and sodium chloride. The iron carbonate-activated carbon particles are separated from the liquid phase and heated to 80° C. for 30 minutes to decompose the iron carbonate to ferric hydroxide. Thereafter, the particles are washed, filtered and dried.

상기 기재된 일반적인 반응 시간 절차에 따라, 비교 시료 C를 수행한다. 상기 촉매는 상업용 아닐린 생산 설비에서 나온 폐 팔라듐-철 촉매로서, 원래 미국 특허 제2,823,235호에 기재된 방법에 따라 제조되었다.Comparative Sample C is performed according to the general reaction time procedure described above. The catalyst was a spent palladium-iron catalyst from a commercial aniline production facility, originally prepared according to the method described in US Pat. No. 2,823,235.

실시예 5에서는, 동일한 폐 촉매와 수산화제2철-활성화 탄소 입자의 혼합물이 사용된다. 상기 혼합물은 폐 촉매와 수산화제2철-활성화 탄소 입자를 반응기에 별도로 첨가하여 형성된다. 상기 수산화제2철-활성화 탄소 입자를 충분히 첨가하여, 폐 촉매 입자의 중량을 기준으로 약 4 wt-%의 철을 공급한다. 조합된 폐 촉매와 수산화제2철-활성화 탄소 입자 내의 총 철 함량은, 폐 촉매 입자의 5 내지 6.25 중량%이다. 결과는 비교 시료 A의 결과와 함께 표 2에 나와 있다.In Example 5, a mixture of the same spent catalyst and ferric hydroxide-activated carbon particles was used. The mixture is formed by separately adding spent catalyst and ferric hydroxide-activated carbon particles to a reactor. The ferric hydroxide-activated carbon particles are sufficiently added to supply iron in an amount of about 4 wt-% based on the weight of the spent catalyst particles. The total iron content in the combined spent catalyst and ferric hydroxide-activated carbon particles is 5 to 6.25% by weight of the spent catalyst particles. The results are shown in Table 2 together with the results of Comparative Sample A.

[표 2][Table 2]

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2의 데이터에서 입증된 바와 같이, 활성화 탄소 상에서 지지된 수산화철의 형태로 철을 첨가하면, 촉매 활성이 대략 새 촉매의 촉매 활성으로 회복된다. 원치 않는 반응 부산물 형태가 없음.As demonstrated in the data in Table 2, addition of iron in the form of iron hydroxide supported on activated carbon restores the catalytic activity to approximately that of the fresh catalyst. No form of unwanted reaction by-products.

Claims (15)

폐 귀금속-철 촉매를 재활성화시키는 방법으로서, 상기 폐 귀금속-철 촉매와 철(III) 화합물을 조합하되, 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 폐 귀금속-철 촉매에 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.A method for reactivating a spent noble metal-iron catalyst, wherein the waste noble metal-iron catalyst and an iron (III) compound are combined, wherein 10 wt% or less of the noble metal is waste based on the weight of iron in the added iron (III) compound. adding to the noble metal-iron catalyst. 제1항에 있어서, 상기 철(III) 화합물이 무기물인, 방법.The method of claim 1 , wherein the iron(III) compound is inorganic. 제2항에 있어서, 상기 철(III) 화합물은 할로겐화철(III), 산화철, 염기성 탄산철(III), 탄산철(III), 또는 수산화철(III)인, 방법.3. The method of claim 2, wherein the iron(III) compound is iron(III) halide, iron oxide, basic iron(III) carbonate, iron(III) carbonate, or iron(III) hydroxide. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속은 팔라듐, 백금, 또는 팔라듐과 백금의 혼합물인, 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the noble metal is palladium, platinum, or a mixture of palladium and platinum. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속-철 촉매는 탄소질 지지체에 지지되는, 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the noble metal-iron catalyst is supported on a carbonaceous support. 하나 이상의 화학적 생성물을 제조하는 촉매 공정으로서,
a) 귀금속-철 촉매의 존재 하에서 하나 이상의 시작 화합물이 반응 조건을 거침으로써 화학 반응을 수행하되, 상기 반응 조건에서는 상기 하나 이상의 시작 화합물들이 반응하여 하나 이상의 화학적 생성물을 형성하고, 상기 반응은 일정 기간 계속되어 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모되는 단계;
b) 그 후 반응 용기에 철(III) 화합물을 1회 이상 첨가하되, 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 첨가한 후, 적어도 부분적으로 폐 귀금속-철 촉매 및 상기 첨가된 철(III) 화합물의 존재 하에서 계속하여 화학 반응을 수행하는 단계를 포함하는, 촉매 공정.
A catalytic process for preparing one or more chemical products, comprising:
a) carrying out a chemical reaction by subjecting one or more starting compounds to reaction conditions in the presence of a noble metal-iron catalyst, wherein the one or more starting compounds react to form one or more chemical products, wherein the reaction is carried out for a period of time continuing at least partially depletion of the noble metal-iron catalyst;
b) thereafter adding the iron(III) compound one or more times to the reaction vessel, after addition of not more than 10% by weight of noble metal, based on the weight of iron in the added iron(III) compound, at least partially spent noble metal- A catalytic process comprising continuously conducting a chemical reaction in the presence of an iron catalyst and the added iron(III) compound.
제6항에 있어서, 상기 철(III) 화합물이 무기물인, 촉매 공정.7. The catalytic process according to claim 6, wherein the iron(III) compound is inorganic. 제7항에 있어서, 상기 철(III) 화합물은 할로겐화철(III), 산화철, 염기성 탄산철(III), 탄산철(III), 또는 수산화철(III)인, 촉매 공정.The catalytic process according to claim 7 , wherein the iron(III) compound is iron(III) halide, iron oxide, basic iron(III) carbonate, iron(III) carbonate, or iron(III) hydroxide. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속은 팔라듐, 백금, 또는 팔라듐과 백금의 혼합물인, 촉매 공정.9. The catalytic process according to any one of claims 6 to 8, wherein the noble metal is palladium, platinum, or a mixture of palladium and platinum. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속-철 촉매는 탄소질 지지체에 지지되는, 촉매 공정.10. The catalytic process according to any one of claims 6 to 9, wherein the noble metal-iron catalyst is supported on a carbonaceous support. 제6항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 반응은 산화 반응, 탈염소화 또는 탈염화수소화 반응; 수소첨가탈산화 반응; 환원 반응 또는 수소첨가 반응 중 하나 이상인, 촉매 공정.20. The method according to any one of claims 6 to 19, wherein the chemical reaction is an oxidation reaction, dechlorination or dehydrochlorination reaction; hydrodeoxidation reaction; at least one of a reduction reaction or a hydrogenation reaction. 방향족 아민의 제조 공정으로서,
a) 귀금속-철 촉매의 존재 하에서 반응 용기에 시작 질소방향족 화합물과 수소를 연속적으로 또는 간헐적으로 도입하고, 상기 시작 질소방향족과 상기 수소의 반응에 의해 생성된 방향족 아민 및 물을 반응 용기로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 제거하여 연속 환원 반응을 수행하되, 상기 환원 반응은 일정 기간 동안 지속되어 상기 귀금속-철 촉매가 적어도 부분적으로 소모되는 단계;
b) 그 후 반응 용기에 철(III) 화합물을 1회 이상 첨가하되, 상기 첨가된 철(III) 화합물 내 철의 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 귀금속을 첨가한 후, 적어도 부분적으로 폐 귀금속-철 촉매 및 철(III) 화합물의 존재 하에서 계속하여 연속 환원 반응을 수행하는 단계를 포함하는, 공정.
A process for the preparation of aromatic amines, comprising:
a) continuously or intermittently introducing a starting nitrogen aromatic compound and hydrogen into a reaction vessel in the presence of a noble metal-iron catalyst, and continuously or intermittently introducing water and an aromatic amine produced by the reaction of the starting nitrogen aromatic compound with the hydrogen from the reaction vessel or intermittently removing to perform a continuous reduction reaction, wherein the reduction reaction is continued for a certain period of time so that the noble metal-iron catalyst is at least partially consumed;
b) thereafter adding an iron(III) compound one or more times to the reaction vessel, after addition of no more than 10% by weight of noble metal based on the weight of iron in the added iron(III) compound, at least partially spent noble metal - continuously carrying out a continuous reduction reaction in the presence of an iron catalyst and an iron (III) compound.
제12항에 있어서, 상기 철(III) 화합물은 할로겐화철(III), 산화철, 염기성 탄산철(III), 탄산철(III), 또는 수산화철(III)인, 공정.The process according to claim 12 , wherein the iron(III) compound is iron(III) halide, iron oxide, basic iron(III) carbonate, iron(III) carbonate, or iron(III) hydroxide. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 귀금속은 팔라듐, 백금, 또는 팔라듐과 백금의 혼합물인, 공정.14. The process according to claim 12 or 13, wherein the noble metal is palladium, platinum, or a mixture of palladium and platinum. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속-철 촉매는 탄소질 지지체에 지지되는, 공정.15. The process according to any one of claims 12 to 14, wherein the noble metal-iron catalyst is supported on a carbonaceous support.
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